奶牛场废水混凝和表面曝气处理法研究
摘要：本文对奶牛场废水处理工艺进行了研究。结果表明，奶牛场废水经混凝处理后，CODcr从2010mg/L下降到563mg/L～691mg/L，NH3－N可从71mg/L下降到25mg/L～33mg/L，CM从180度下降到40度～70度。如采用混凝-表面曝气处理工艺，可使奶牛场废水达到国家排放标准，且处理工艺简单、投资少、运行费低、易操作管理。
关键词：奶牛场，废水，混凝处理，表面曝气
1前言
奶牛在进食时排放的粪便大多用于牧草施肥；在运动时排放的粪便被直接回收，用于水产养殖；而在挤奶时排放的粪便则用水冲洗，以便保证挤奶间的清洁卫生［1～3］。其排放的废水中CODcr、NH3-N含量高，对环境污染严重，需进一步处理才能达标排放［3～6］。目前，由于处理工艺落后，处理效果不理想，离达标排放还有相当一段距离。为了提高奶牛场废水处理效果，使之达标排放，我们根据实地调查、试验研究和以前的实践经验［3～8］，对奶牛场废水的处理工艺进行了研究，现将试验结果报告如下。
2材料与方法
2.1试验材料
试验废水：取自广东某奶牛场未经处理的原废水，其理化性质见表1。
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混凝剂：采用仲恺环境科学技术研究中心生产的JF-1高效混凝剂，它主要起混凝、吸附和共沉淀的作用。
2.2试验方法
取原水样3份，每份100ml，分别置于烧杯内，再分别加入JF-1混凝剂2、3、4滴，并加入助凝剂，搅拌2min，静置10min，取上清液分析测定CODcr、NH3-N、色度。
2.3分析测定
pH采用pHB-4型便携式酸度计测定，CODcr采用XJ-1型CODcr消解仪消解-硫酸亚铁铵滴定法测定，NH3-N采用硼酸吸收-盐酸滴定法测定，色度采用稀释倍数法测定［9，10］。
3结果与讨论
3.1混凝剂去除奶牛场废水中CODcr的效果
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液CODcr，结果见表2。
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从表2可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使废水的CODcr从2013mg/L降低到691mg/L，去除率达65.7%。随着混凝剂用量的增加，处理后的废水浓度越来越低，混凝效果越来越好；当加入量为0.2%时，可使处理后废水的CODcr降低到563mg/L，去除率达72.0%。混凝剂用量与废水CODcr去除效果之间的关系如下：
Y＝829.7－1280X
r=0.9608*（r0／05＝0.950，r0.01＝0.990n＝3）
式中，Y为处理后废水的CODcr浓度(mg/L)，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达显著水平，但未达极显著水平，这说明混凝剂用量与废水CODcr去除效果之间呈直线负关系。即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水CODcr的含量显著降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量以0.1%～0.2%为宜。
3.2混凝剂去除奶牛场废水中NH3-N的效果
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液NH3-N，结果见表3。
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从表3可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使处理后废水的NH3-N从75.1mg/L降低到32.9mg/L，去除率达56.2%；随着混凝剂用量的增加，处理后的废水浓度越来越低，混凝效果越来越好，当加入量为0.2%时，可使处理后废水的NH3-N降低到24.6mg/L，去除率达67.2%，可达到国家一级排放标准。混凝剂用量与废水NH3-N去除效果之间的关系如下
Y＝41.45－83.00X
r=-0.9946**(r0.05＝0.950，r0.01＝0.990n=3)
式中，Y为处理后废水的NH3-N浓度(mg/L)，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达到极显著水平，这说明混凝剂用量与废水NH3-N去除效果之间呈直线负相关。即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水NH3-N的含量呈直线降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量仍以0.1%～0.2%为宜。
3.3混凝剂去除奶牛场废水色度的研究
在300ml的废水中，加入不同量的混凝剂，搅拌混匀，待澄清后测定上清液色度，结果见表4。
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从表4可看出，使用0.1%JF-1混凝剂，可使处理后废水的颜色从黑灰色变成浅黄色，色度从180度降低到70度，去除率达61.1%；随着混凝剂用量的增加，处理后的废水颜色越来越低，混凝效果越来越好。当加入量为0.2%时，可使处理后的废水颜色变成透明的浅黄色，色度降低到40度，去除率达77.8%，可达到国家一级排放标准。混凝剂用量与废水色度去除效果之间的关系如下：
Y＝101.7－300.0X
r＝－0.9820（r0.05＝0.950，r0.01＝0.990n＝3）
式中，Y为处理后废水的色度，X为JF-1混凝剂的用量(%)。经统计检验，达到显著水平，但未到达极显著水平，这说明混凝剂用量与废水色度去除效果之间呈直线负相关，即随着混凝剂使用量的增加，处理后废水的色度呈直线降低，去除率大大提高。但考虑到废水处理的运行成本，JF-1混凝剂处理奶牛场废水的使用量仍以0.1%～0.2%为宜。
3.4混凝剂处理奶牛场废水对重金属元素的影响
使用JF-1混凝剂处理奶牛场废水，会不会使处理后出水的重金属元素超标呢?在此，我们可以借助采用JF-1混凝剂处理油脂废水测定的重金属元素资料来说明，其混凝剂用量为0.2%，与奶牛场废水混凝处理的最大用量相当，具体测定结果见表4。
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从表5可以看出，使用JF-1混凝剂处理油脂废水，重金属元素Cd、Pb、Zn、Cu、Mn等均未超标，除Mn以外，均大幅度下降，去除率达52%～81%，Mn略有上升，但仅0.074mg/L，远低于国家2mg/L的一级排放标准，因此，使用JF-1混凝剂后出水的重金属不会超标而污染水体。JF-1混凝剂是一种大分子的无机混凝剂，带有大量的正电荷，对水中带负电荷的有机物具有极强的混凝作用，生成较重的絮体，在5min～10min内迅速沉降，并与重金属元素如Cd、Pb、Zn、Cu等共沉淀，从水体中分离出去，因此，JF-1混凝剂对水体中的有机物和重金属元素的去除能力较强，去除率可达52%～81%。
3.5奶牛场废水处理中混凝剂最佳用量的确定
从以上的分析可看出，0.2%混凝剂的用量去除率最高，处理效果最好，但运行费也最高；0.1%混凝剂的处理效果较差，去除率最低，但运行费也最低。各处理运行费见表6。
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根据目前该奶牛场采用表面曝气处理废水情况来看，它可将CODcr从2000mg/L降到400mg/L～500mg/L，对NH3-N的去除也有一定的效果。如在曝气处理前，增加混凝处理，CODcr可从2000mg/L降到700mg/L，NH3-N从75mg/L～120mg/L降到25mg/L～33mg/L，再采用曝气处理，就可能达到排放标准。因此，宜先采用0.1%JF-1混凝剂的混凝处理，再采用曝气处理，这既可达到排放标准，又可降低处理费用。
3.6混凝法处理奶牛场废水的处理工艺
根据以上试验研究，我们提出奶牛场废水处理工艺流程如下：
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该工艺的特点是充分利用现有的处理设施，几乎不增加处理单元，添加的筛网方法简单、投资少、极为有效。根据以往的经验，可减少废水中可溶性有机物，降低后续处理工艺的处理负荷，CODcr去除率可达20%～40%，分离出来的残渣可作水产养殖的饲料或肥料。该处理工艺不仅可使奶牛场的废水处理达到国家排放标准，而且处理工艺简单，耐冲击能力强、投资少、运行费用低、易操作和管理。
4结论
研究结果表明：①奶牛场废水经混凝处理后，CODcr从2010mg/L降到563mg/L～691mg/L，NH3-N从75mg/L降到25mg/L～33mg/L，CM从180度降到40度～70度；②混凝-表面曝气处理工艺，可使奶牛场废水处理达到国家排放标准，且处理工艺简单、投资少、运行费用低、易操作和管理。
5参考文献
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